Dividir água, moldar o futuro

Duas comunidades na Alemanha buscam hidrogênio verde.

Duas comunidades na Alemanha estão dando o exemplo: em breve produzirão hidrogênio verde como forma de armazenar energia renovável gerada localmente. O distrito de Düren e a cidade de Wunsiedel escolheram conceitos diferentes, mas com um denominador comum: eles não estão apenas produzindo seu próprio hidrogênio no local, eles também estão utilizando-o em sua região para economizar em custos de transporte de combustível e aumentar a eficiência econômica dos projetos.

O hidrogênio é o elemento mais abundante na Terra, e está ganhando terreno em todo o mundo como um combustível mais poderoso e limpo. O hidrogênio verde, que é produzido usando apenas energias renováveis, é uma fonte de esperança na luta para dominar a transição energética.

 

Junto com a Coreia do Sul e o Japão, a Alemanha é uma das pioneiras no uso de hidrogênio verde. Como parte de seu plano de descarbonizar todos os setores consumidores até 2050, o país está caminhando para um sistema de abastecimento dominado pela eletricidade a partir de energia fotovoltaica e eólica. De acordo com o Plano de Proteção Climática do governo federal, a Alemanha está a caminho de se tornar neutra em gases de efeito estufa. No entanto, para que os combustíveis fósseis sejam eliminados, o sistema de energia deve ser capaz de armazenar o excesso de energia renovável.

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Enorme potencial de descarbonização

Considerando que o armazenamento de baterias e a eletromobilidade têm se mostrado eficazes para o armazenamento a curto prazo e o uso subsequente de eletricidade, o hidrogênio é uma opção promissora para o armazenamento a longo prazo do excesso de eletricidade. O gás é gerado a partir da água por meio de eletrólise, um processo que permitirá estocar energia eólica e solar por longos períodos de tempo.

 

Quando necessário, o hidrogênio pode ser convertido de volta em eletricidade, seja em uma usina de cogeração ou em um veículo, ou pode ser usado como um gás na indústria. Esta última aplicação é importante porque o hidrogênio já está em uso generalizado hoje. "Só na Alemanha, há uma demanda por mais de 1,8 milhão de toneladas de hidrogênio por ano", diz Bernd Koch, chefe de sistemas de energia distribuída da Siemens Smart Infrastructure Germany. "Se isso pudesse ser coberto por hidrogênio verde em vez do hidrogênio cinza gerado a partir de combustíveis fósseis, as emissões de CO² poderiam ser reduzidas em 18 milhões de toneladas."

Onde quer que as distâncias de transporte sejam longas, vale a pena produzir hidrogênio verde localmente.
Bernd Koch, Chefe de Sistemas de Energia Distribuída na Siemens Smart Infrastructure Germany

Hoje, no entanto, o custo mais alto de geração de hidrogênio verde ainda é um obstáculo para essa transição. Mas, segundo estimativas da Rede de Tecnologia de Energia Limpa, a paridade de preços com gás natural líquido (GNL) será alcançada até 2030.

 

No entanto, projetos econômicos usando hidrogênio verde estão em andamento agora. Como o gás volátil e explosivo é difícil de transportar, o custo de entregá-lo em longas distâncias é alto. "Onde quer que as distâncias de transporte sejam longas, vale a pena produzir hidrogênio verde localmente", diz Koch. "O importante é que o gerador e o consumidor estejam próximos um do outro."

Wunsiedel: Combinando geração renovável e produção de hidrogênio

Regiões rurais que geram muitas energias renováveis localmente são ideais para a produção de hidrogênio – por isso não é surpresa que uma usina de eletrólise esteja sendo construída no município de Wunsiedel. Este distrito franconiano superior com 73.000 habitantes é atualmente visto como um pioneiro na Baviera quando se trata de energias renováveis a partir do vento e fotovoltaica.

 

Como a parcela de energia gerada a partir de fontes voláteis como vento e sol é muitas vezes superior a 100%, o município estava procurando opções para fazer melhor uso da energia gerada – e finalmente optou pelo hidrogênio verde.

 

Se construirmos usinas de geração de hidrogênio como Wunsiedel diretamente onde a eletricidade é produzida, também podemos aliviar a carga em níveis mais altos de rede.
Andreas Schmuderer, Chefe de Serviços de Desempenho energético de Desenvolvimento de Projetos na Siemens Smart Infrastructure Germany

No entanto, o objetivo não é maximizar a produção. Em vez disso, o hidrogênio será produzido sempre que a região gerar excesso de eletricidade. "Como a geração de energia solar e eólica flutua, temos que responder a essa volatilidade", diz Andreas Schmuderer, chefe de serviços de desempenho energético de desenvolvimento de projetos da Siemens Smart Infrastructure Germany. A produção de hidrogênio pode aumentar a flexibilidade do sistema de energia da região e evitar gargalos na rede. "Se construirmos usinas de geração de hidrogênio como Wunsiedel diretamente onde a eletricidade é produzida, também podemos aliviar a carga em níveis mais altos de rede, porque supercapacidades temporárias podem ser gerenciadas localmente", diz Schmuderer.

Na região, para o povo

Com uma tomada de energia elétrica de seis megawatts (MW) em fase inicial de desenvolvimento, a usina é uma das maiores do seu tipo e serve de modelo para toda a Alemanha. Pode fornecer até 1.000 toneladas de hidrogênio para a região por ano. Ele não só fornece hidrogênio para clientes finais regionais na Alta Francônia, no norte do Alto Palatinado, sul da Turíngia, Saxônia e Boêmia Ocidental na República Tcheca, como garante a segurança do fornecimento durante "doldrums escuros" – tempos de baixa produção de energia renovável – alimentando energia de volta ao sistema no local.

 

Pensamos em soluções de sistema, e não apenas de produtos: O que importa é como as montamos.
Marco Krasser, Diretor Administrativo da Stadtwerke Wunsiedel (SWW)

O que é tão extraordinário sobre o projeto em Wunsiedel é que, além do hidrogênio, o oxigênio gerado durante a eletrólise da água também é usado por operações industriais próximas. Além disso, o calor dos resíduos também pode ser utilizado em processos industriais. O resultado é a máxima eficiência energética e uma planta única porque todos os fluxos de elementos são utilizados. Há muito poucos locais na Alemanha onde essa combinação de aplicações, chamada de "acoplamento setorial", é viável. Como uma usina nuclear, oferece eficiência na faixa de 90%.

Com a Siemens como parceira de tecnologia, a Wunsiedel está fazendo progressos consistentes em direção a uma solução abrangente para gerar e utilizar as energias renováveis de forma ideal. "Pensamos em soluções de sistema, e não apenas de produtos: O que importa é como as montamos, que é o que é tão grande na parceria tecnológica", diz Marco Krasser, diretor executivo da Stadtwerke Wunsiedel (SWW). Schmuderer acrescenta: "O que torna este projeto tão valioso é que ele está incorporado em um conceito regional global que envolve o sistema de energia, bem como a utilização de hidrogênio e o mercado de hidrogênio."

Hidrogênio verde decola em Düren

Outro projeto inovador de hidrogênio está planejado para o distrito de Düren. Como Wunsiedel, este distrito com mais de 270.000 habitantes estabeleceu-se uma meta ambiciosa. A administração distrital planeja tornar-se neutra em termos climáticos até 2025 e o distrito como um todo até 2035.

 

Até o final de 2022, uma fazenda solar com cerca de 18.000 módulos e uma capacidade de nove MWp será estabelecida no Brainergy Park Jülich, juntamente com um eletrólito de 8,5 MW que converterá energia solar em hidrogênio. O objetivo é possibilitar a mobilidade sustentável no distrito de Düren. Düren está atualmente convertendo seu transporte público local em eletromobilidade e motores de hidrogênio. 

"O hidrogênio verde é a tecnologia do futuro. É um fator-chave na eletrificação do nosso transporte público local, o que o torna um passo importante para alcançar nosso objetivo de neutralidade climática", diz Wolfgang Spelthahn, administrador distrital de Düren. "Também temos a sorte de ter recebido financiamento do BMVI (Ministério Federal alemão de Transportes e Infraestrutura Digital). Isso está abrindo caminho para descarbonizar nosso transporte."

Hidrogênio verde é a tecnologia do futuro. É um fator-chave na eletrificação do nosso transporte público local.
Wolfgang Spelthahn, Administrador do Distrito de Düren

Assim como o projeto em Wunsiedel, a usina de eletrólise processa eletricidade a partir de fotovoltaicas locais e também interage com a rede. Como resultado, toda a eletricidade da usina fotovoltaica será suficiente para atender às necessidades dos ônibus de hidrogênio do distrito de Düren e dos quatro trens de hidrogênio atualmente sendo planejados (nove megawatts). A planta é expansível, o que significa que poderia produzir quantidades ainda maiores de hidrogênio verde.

 

A primeira estação de enchimento de hidrogênio para veículos a hidrogênio em breve estará operacional na saída de Düren da rodovia A4. "Vamos construir cinco estações de enchimento de hidrogênio no distrito de Düren", diz o administrador distrital Spelthahn. "Isso resolverá a velha questão da galinha e do ovo: Se você quiser comprar um veículo movido a hidrogênio, você não terá que se preocupar com combustível em nossa região. E quanto mais carros de hidrogênio houver, mais postos de abastecimento serão construídos."

O hidrogênio verde é o futuro?

Os projetos em Wunsiedel e Düren estão provando que a produção de hidrogênio verde pode ser lucrativa quando integrada em conceitos regionais de energia. Eles também matam duas aves com uma pedra, permitindo a utilização ideal de energia renovável e, ao mesmo tempo, estabelecem as bases para a descarbonização de mais setores.

 

O que torna o hidrogênio tão atraente é sua versatilidade. Há muito tempo provou seu valor não só como um meio de armazenamento de energia, mas também em aplicações industriais, e está conquistando cada vez mais o setor de mobilidade. O uso generalizado de hidrogênio verde para o tráfego ferroviário, transporte público, tráfego pesado, tráfego aéreo e até mobilidade pessoal é agora concebível para o futuro.

4 de março de 2021

Créditos de Imagens: Siemens AG

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